張新科 李家川 陳妍 吳漢

摘要：重慶榮昌高溫頻發(fā)，對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，深入研究該地區(qū)高溫氣候特征及未來(lái)變化趨勢(shì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文利用氣候趨勢(shì)分析、Mann-kendall突變檢驗(yàn)、小波分析以及R/S趨勢(shì)分析等多種統(tǒng)計(jì)方法對(duì)重慶榮昌高溫氣候特征及未來(lái)演變趨勢(shì)進(jìn)行分析，結(jié)果顯示：1）20世紀(jì)90年代末榮昌進(jìn)入顯著增暖時(shí)期，隨增暖速率加快，高溫日數(shù)呈明顯增多趨勢(shì)，尤其是40℃以上極端高溫日數(shù)急劇增加。2）榮昌氣溫存在約42年的“冷、暖”周期交替變化，目前處于偏暖周期，預(yù)計(jì)在2019—2030年期間，仍將處于偏暖周期，增溫速率將持續(xù)加快，極端高溫風(fēng)險(xiǎn)加劇；約至2030年以后，受氣候態(tài)偏冷周期影響，增溫速率可能會(huì)有所減緩，極端高溫風(fēng)險(xiǎn)亦隨之降低。

關(guān)鍵詞：高溫天氣；榮昌；Mann-kendall突變檢驗(yàn)；小波分析；R/S趨勢(shì)分析

1資料來(lái)源

本文所用資料來(lái)自于重親榮昌國(guó)家氣象站1967-2017年實(shí)測(cè)的日最高氣溫和月平均氣溫資料。

2高溫天氣特征

1967—2017年榮昌平均氣溫呈現(xiàn)升溫趨勢(shì)，升溫速率為0.2℃/10a，尤其是90年代末，進(jìn)入迅速增暖時(shí)期。通過(guò)多項(xiàng)式擬合來(lái)看，從20世紀(jì)60年代至今，重慶榮昌主要經(jīng)歷了暖～冷～暖的階段性變化，60年代到70年代末處于偏暖期，80年代初到90代中期處于偏冷期，90年代后期以來(lái)又處于偏暖期。顯著增暖期開(kāi)始于20世紀(jì)90年代后期，2000年以后平均氣溫距平幾乎全為正值，且呈現(xiàn)明顯增加趨勢(shì)。

1967—2017年期間榮昌35℃以上高溫日數(shù)達(dá)886d，平均為17.3d/a。60年代初到70年代末高溫日數(shù)偏多，80年代初到90代中期高溫日數(shù)顯著偏少且有下降趨勢(shì)，且90年代中期以前沒(méi)有出現(xiàn)40℃以上的極端高溫天氣。從20世紀(jì)90年代末開(kāi)始，隨著氣溫不斷攀升，榮昌高溫日數(shù)呈顯著增加的趨勢(shì)，增加速率為5.2d/10a，尤其是40℃以上極端高溫日數(shù)急劇增加，1995年榮昌首次出現(xiàn)40℃以上的極端高溫。其中2006年高溫日數(shù)最多，35℃以上的高溫日數(shù)達(dá)54d，遠(yuǎn)超于平均日數(shù)，37℃以上高溫日數(shù)34d，40℃以上的極端高溫日數(shù)多達(dá)13d，該年重慶出現(xiàn)百年不遇的高溫干旱，給經(jīng)濟(jì)造成損失高達(dá)近百億元。

3高溫未來(lái)演變趨勢(shì)

Mann-Kendall突變檢驗(yàn)結(jié)果表明，2010年為氣溫突變年。在1967—1977年間 >0，氣溫有增加趨勢(shì)；1978—1997年間， <0，氣溫有減小趨勢(shì)，1997—2010年間， >0，氣溫有增加趨勢(shì)。但在1967—2010年整個(gè)時(shí)段， ≤Uα，，序列始終在臨界直線內(nèi)變化，說(shuō)明在此期間平均氣溫增加或減小趨勢(shì)并不明顯。在2010年以后， >Uα，超過(guò)臨界直線，表明2010年以后重慶榮昌增溫趨勢(shì)顯著增加（圖1）。

圖2給出了1967—2017年重慶榮昌年平均氣溫距平morlet小波分析特征。結(jié)果顯示，小波變化能夠更加直觀的展現(xiàn)時(shí)間序列的多尺度、周期性特征（圖4a）。在1967-2017年間年榮昌平均氣溫經(jīng)歷了“暖—冷—暖”三個(gè)時(shí)期變化，其中1990年為冷中心年，2010年為暖中心年，冷暖中年相差約20年。小波方差結(jié)果顯示（圖4b），主振蕩周期約為42a，其中

4a和8a左右振蕩周期相較于42a周期不明顯。根據(jù)42年周期預(yù)測(cè)，距離下一個(gè)偏冷周期有12年左右。即在2019～2030年間，仍處于偏暖周期，榮昌仍有持續(xù)增溫的趨勢(shì)，到2030年以后將進(jìn)入下一個(gè)偏冷周期，可能會(huì)延緩增溫速率。

為了避免小波分析結(jié)果的片面性，同時(shí)利用R/S分析方法對(duì)重慶榮昌1967—2017年平均氣溫距平進(jìn)行分析，并與小波分析結(jié)果比較。

R/S趨勢(shì)分析法可以用來(lái)分析時(shí)間序列的分形特征和長(zhǎng)期記憶過(guò)程。其中，Hurst指數(shù)是對(duì)log（n）和log（R/S）進(jìn)行最小二乘法回歸得到，其可衡量一個(gè)時(shí)間序列的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性。當(dāng)Hurst=0.5時(shí)，時(shí)間序列是標(biāo)準(zhǔn)的隨機(jī)游走，即未來(lái)的變化趨勢(shì)與過(guò)去趨勢(shì)無(wú)關(guān)。當(dāng)0.5≤Hurst<1時(shí)，表明該時(shí)間序列是一個(gè)持久性趨勢(shì)增強(qiáng)的序列，即未來(lái)的變化趨勢(shì)與過(guò)去變化趨勢(shì)一致，hurst越接近1，則持續(xù)性越強(qiáng)。當(dāng)0

如表1所示，目前平均氣溫處于加速增暖階段，平均氣溫距平序列的Hurst指數(shù)為0.853，說(shuō)榮昌平均氣溫具有強(qiáng)持久性增加的趨勢(shì)，未來(lái)仍有持續(xù)增溫的趨勢(shì)。

綜上所述，可以預(yù)測(cè)在2019—2030年隨平均氣溫不斷攀升，高溫日數(shù)也呈現(xiàn)逐年增加趨勢(shì)，極端高溫風(fēng)險(xiǎn)加劇。至2030年以后，隨氣候態(tài)偏冷周期到來(lái)，氣溫增暖趨勢(shì)將會(huì)有所減緩，極端高溫風(fēng)向亦隨之降低。

4.結(jié)論與討論

利用氣候趨勢(shì)分析、Mann-kendall突變檢驗(yàn)、小波分析以及R/S趨勢(shì)分析等多種統(tǒng)計(jì)方法對(duì)重慶榮昌高溫日數(shù)及平均氣溫氣候變化特征分析，得到以下結(jié)論：

1）重慶榮昌從20世紀(jì)90年代末開(kāi)始進(jìn)入顯著增暖時(shí)期，高溫日數(shù)急劇增多，尤其是40℃以上極端高溫日數(shù)顯著增多。

2）榮昌氣溫存在約42年的“冷、暖”周期交替變化，目前處于偏暖周期。小波分析與R/S分析結(jié)果一直表明，在2019—2030年期間，仍將處于偏暖周期，增溫速率將持續(xù)加快，平均氣溫不斷攀升，高溫日數(shù)也呈現(xiàn)逐年增加趨勢(shì)，極端高溫風(fēng)險(xiǎn)加劇。至2030年以后，隨氣候態(tài)偏冷周期到來(lái)，增溫速率可能會(huì)有所減緩，極端高溫風(fēng)險(xiǎn)亦隨之降低。

值得思考的是，在全球變暖的氣候大背景下，隨城市化進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，極端高溫風(fēng)險(xiǎn)加劇趨勢(shì)不可避免，本文基于氣候態(tài)變化規(guī)律分析未來(lái)高溫趨勢(shì)具有一定的參考價(jià)值。但是重慶榮昌增暖速率和高溫風(fēng)險(xiǎn)加劇程度與全球增暖速率以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有很大關(guān)系，偏冷氣候態(tài)的到來(lái)對(duì)于增暖速率的延緩作用有多大效果還需進(jìn)一步的研究分析，給出合理的量化結(jié)果。

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第一作者簡(jiǎn)介：張新科（1989-）男，漢族，甘肅岷縣人，碩士研究生，助理工程師，從事氣象預(yù)報(bào)與服務(wù)工作。

（作者單位：重慶市榮昌區(qū)氣象局）